反射型照明装置
【課題】ＬＥＤから射出される中央部の強度の高い光を有効に使用することができる反射型照明装置を提供する。
【解決手段】表側に凹面状をなす反射面１１が形成された反射鏡１と、前記反射面１１の中央部１２に対向するように設けられた基板４と、前記基板４に取り付けられ、前記反射面１１に向かって光を射出するＬＥＤ３と、を備えた反射型照明装置１００であって、前記ＬＥＤ３が光を射出するＬＥＤチップ３１と、前記ＬＥＤチップ３１と前記反射面１１との間に設けられたレンズ３２とを具備し、前記レンズ３２が、前記ＬＥＤチップ３１から射出された光軸近傍の光を前記反射面１１の外縁部側へと屈折させるように構成した
【解決手段】表側に凹面状をなす反射面１１が形成された反射鏡１と、前記反射面１１の中央部１２に対向するように設けられた基板４と、前記基板４に取り付けられ、前記反射面１１に向かって光を射出するＬＥＤ３と、を備えた反射型照明装置１００であって、前記ＬＥＤ３が光を射出するＬＥＤチップ３１と、前記ＬＥＤチップ３１と前記反射面１１との間に設けられたレンズ３２とを具備し、前記レンズ３２が、前記ＬＥＤチップ３１から射出された光軸近傍の光を前記反射面１１の外縁部側へと屈折させるように構成した
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術等の医用の他、展示場あるいは劇場等にでも好適に用いることができる反射型照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の反射型照明装置は、光源から射出された光を一旦反射鏡で反射させて、所定領域を照明するものである。光源には例えばハロゲンランプや水銀灯が用いられていたが、近年、ＬＥＤを用いたものも開発されている。
【０００３】
例えば、本願発明者らは、特許文献１で示されるようなＬＥＤを用いた反射型照明装置を出願している。より具体的には、この反射型照明装置は、図１４に示すように、凹面鏡１Ａと、前記凹面鏡１の裏側に取り付けられる放熱構造２Ａと、前記凹面鏡１Ａに対向するように設けられたＬＥＤ３Ａと、前記放熱構造２Ａと、前記ＬＥＤ３Ａが載置されている基板４Ａとを、前記凹面鏡１Ａの中央部１２Ａを通過して接続するヒートパイプ５Ａと、を備えたものであり、ＬＥＤ３Ａ側に放熱構造２Ａを設けるのではなく、凹面鏡１Ａ側において当該凹面鏡１Ａの裏側から前記基板４Ａとは反対側へと突出させて放熱構造２Ａを設けて反射光を遮ることなくＬＥＤの放熱を行えるように構成したものである。
【０００４】
ところで、このように放熱構造２Ａを凹面鏡１Ａの裏側に設けて遮光される光の量を減らしたとしても、図１５（ｂ）の拡大図に示すように前記ＬＥＤ３Ａから射出される光が略ランバーシアン分布を有していると、前記凹面鏡１Ａの中央部にもＬＥＤの光が入射することになる。すると、図１５（ａ）に示すようにＬＥＤ３Ａから凹面鏡１Ａの中央部に入射した後に反射された光（図中において点線で示す）は、前記ＬＥＤ３Ａ又は基板４Ａに遮られるため、照射対象に到達することができず無駄になってしまっている。このため、ＬＥＤ３Ａから射出された光のうち特に強度の高い光である光軸近傍の光の使用効率が低下してしまっているという問題が依然として残っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０８７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、ＬＥＤから射出される中央部の強度の高い光が、反射鏡にて反射した後にＬＥＤ又はＬＥＤの設けられている基板により遮られるのを防ぎ、ＬＥＤから射出される光を無駄なく有効に使用することができる反射型照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、表側に凹面状をなす反射面が形成された反射鏡と、前記反射面の中央部に対向するように設けられた基板と、前記基板に取り付けられ、前記反射面に向かって光を射出するＬＥＤと、を備えた反射型照明装置であって、前記ＬＥＤが光を射出するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップと前記反射面との間に設けられたレンズとを具備し、前記レンズが、前記ＬＥＤチップから射出された光軸近傍の光を前記反射面の外縁部側へと屈折させるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、ＬＥＤから射出された光軸近傍の光は、前記反射面の中央部以外の部分に入射する、又は、中央部に入射したとしても反射面に対してある程度入射角のある状態で入射するので、前記反射面からの反射光を前記ＬＥＤ又は前記基板を避けて照射対象に到達させることができるようになる。つまり、従来であればＬＥＤ又は基板に遮られていた光も有効に利用する事ができ、より好適に照射対象を照明する事が可能となる。
【０００９】
前記反射面の中央部に入射する光の量を少なくし、反射面から照射対象に到達する光の量をより多くして高効率にするための具体的な実施の態様としては、前記レンズの中央部の形状がクサビ形状、凹レンズ形状、又は凸レンズ形状に形成されているものが挙げられる。
【００１０】
反射面において反射された光を大きく遮ることなく、ＬＥＤにおいて発生する熱を効率よく放熱し、ＬＥＤの故障等を防ぐことができるようにするには、一端が前記基板に固着されている棒状の熱伝導部材を更に備え、前記熱伝導部材が、前記基板から前記反射鏡の外縁部へ向かって放射状に設けられており、前記熱伝導部材の他端が前記反射鏡に固着されていればよい。
【００１１】
このようなものであれば、前記熱伝導部材が棒状のものであり、前記基板から前記反射鏡の外縁部へと放射状に設けられているので、前記熱伝導部材の両端が前記基板及び前記反射鏡に固着されているとしても、前記基板から見て斜めに取り付けられている当該熱伝導部材をたわませることが可能であることから、そのたわみによってＬＥＤの位置や向きを微調整する事も可能となる。
【００１２】
また、前記反射鏡自体に前記熱伝導部材が固着されているので、前記反射鏡自体から放熱させることができる。従って、反射鏡の裏側から光軸に沿って大きく突出させて放熱構造を設ける必要が無く、放熱構造を無くしたり、その大きさを小さく構成したり事が可能となる。この結果、放熱に関する制限が弱くなるので、前記反射鏡の裏面を略平面に形成する等の自由度が大きくなり、この反射型照明装置を天井等の平面に取り付けることが容易になる。
【００１３】
さらに、基板と反射鏡とが直接熱伝導部材で接続されるので、従来に比べて熱を移送する距離を小さくすることができるので、放熱効率をより向上させることが可能となる。
【００１４】
加えて、前記熱伝導部材を反射面の中央部に取り付けたり、挿入するための穴を設けたりする必要がなく、ＬＥＤから射出される中央部の強度の強い光を無駄にすることなく反射させることができるようになる。さらに、反射面の中央部を通るように前記伝熱部材が設けられるのではなく、反射鏡の外縁部に一端を設けられるので、前記熱伝導部材により前記ＬＥＤから射出された光が遮られることがなく、略全ての光を反射面まで到達させることができるようになる。また、前記熱伝導部材は前記基板から前記反射鏡の外縁部へと放射状に設けられている棒状のものであるので、従来に比べてその径を小さくしても、前記ＬＥＤ及び前記基板を支持させることができるとともに、反射面において反射された光をほとんど遮らないようにすることができる。従って、反射面から照射される反射型照装置から射出される光量をさらに向上させることができるようになる。
【００１５】
より放熱効果を高めるためには、前記反射鏡の裏側に放熱構造が形成されているものであればよい。このようなものであれば、ＬＥＤと放熱構造との距離を非常に短いものにすることができ、例えば、空気を媒介にした熱伝導による放熱効果の寄与も大きくすることができる。
【００１６】
熱伝導部材の具体的な実施の態様としては、前記熱伝導部材がヒートパイプであるものがあげられる。このようなものであれば、非常に細い径の熱伝導部材とすることができるので、反射面において反射された光が遮られるのを最小限にすることができ、光量を損なわないようにすることができる。
【００１７】
前記反射型照明装置の照射範囲を調整できるようにするには、前記基板の前記反射面に対する距離を調節する位置調節機構を更に備えたものであればよい。
【００１８】
前記熱伝導部材と、前記反射鏡との固着具合を向上させて熱伝導の効率を向上させるとともに、前記ＬＥＤと前記反射面と間の相対位置の調整できる範囲を大きくするには、前記放熱構造が、反射鏡の外側に設けられ、熱伝導部材の他端が固着される固着部と、前記反射面の裏側に接触して接触部と、前記固着部と前記接触部の間に設けられ、らせん状に形成されたフィン部と、から構成されるものであればよい。
【００１９】
複雑な機構を用いずに、熱伝導部材の熱伝導効率を高めるとともに、ＬＥＤの反射面に対する可動範囲を大きくするための実施の態様としては、前記熱伝導部材が、前記反射鏡と前記基板との間に曲げて設けられているものであればよい。
【００２０】
ＬＥＤの熱を効率よく放熱するための別の実施態様としては、一端が前記基板に固着されている棒状の熱伝導部材と、前記反射鏡の裏側に設けられた放熱構造と、を備え、前記熱伝導部材が、前記基板から前記反射鏡の中央部を貫通して、その他端が前記放熱構造に固着されていればよい。このようなものであっても、前記レンズの構成により、反射面からの反射光が前記ＬＥＤ又は前記基板により遮られる量が小さくなっているので、光の使用効率を従来と比べて高く、しかも、ＬＥＤの放熱も効率よく行える。
【００２１】
前記反射面に対してほこりがつくのを防ぎつつ、反射面から反射された光が損なわれないようにするための具体的な実施の態様としては、前記基板が透光性を有するものであり、前記反射鏡の凹面を塞ぐように設けられたものが挙げられる。
【発明の効果】
【００２２】
このように本発明によれば、レンズによってＬＥＤからの射出光のうち光軸近傍の光を前記反射面の外縁部側へと屈折させているので、反射面からの反射光がＬＥＤ又は基板に遮られてしまうのを防ぎ、ＬＥＤから射出された光の使用効率を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る反射型照明装置を示す模式的斜視図。
【図２】第１実施形態における反射型照明装置の構造を示す模式的断面図。
【図３】第１実施形態における反射型照明装置の使用状態の一例を示す模式図。
【図４】第１実施形態におけるレンズの構造及びＬＥＤから射出される光の軌跡を示す模式図。
【図５】第１実施形態におけるＬＥＤの配光特性図。
【図６】第１実施形態の変形実施形態におけるレンズの構造及びＬＥＤから射出される光の軌跡を示す模式図。
【図７】第１実施形態の変形実施形態におけるＬＥＤの配光特性図。
【図８】第１実施形態の更に別の変形実施形態におけるレンズの構造及びＬＥＤから射出される光の軌跡を示す模式図。
【図９】第１実施形態の更に異なる変形実施形態における反射型照明装置の構造を示す模式的断面図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る反射型照明装置の構造を示す模式的断面図。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る反射型照明装置の構造を示す模式的断面図。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る反射型照明装置の構造及び光の軌跡を示す模式図。
【図１３】本発明の第５実施形態に係る反射型照明装置の構造及び光の軌跡を示す模式図。
【図１４】従来の反射型照明装置の構造を示す模式的断面図。
【図１５】従来の反射型照明装置における、ＬＥＤから射出された光の軌跡を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
本実施形態に係る反射型照明装置１００は、医療用、特に歯科治療に用いられる反射型の無影照明装置であって、図１及び図２に示すように、表側に凹面状をなす反射面１１が形成された反射鏡１と、前記反射面１１の中央部１２に対向するように設けられた基板４と、前記基板４に取り付けられ、前記反射面１１に向かって光を射出するＬＥＤ３と、を具備し、前記反射鏡１の裏側に放熱構造２が形成されるとともに、前記放熱構造２と、前記基板４とを熱的に接続する熱伝導部材たるヒートパイプ５を備えたものである。そして、この反射型照明装置１００は、図３に示すように、ＬＥＤ３からの光を一旦反射面１１で内方に向かうように反射させて、所定領域を照明するものであり、ＬＥＤ３及び基板４だけでなく、照射領域及び反射面１１の間に介在する歯科医師の指や治療用具Ｊの影が所定領域に生じないように照明するものである。以下に各部について説明する。
【００２６】
前記反射鏡１は、例えば熱伝導性のよいアルミや銅等の金属から形成された概略短円筒形状から椀形状を取り除いた形状をなしており、その内面にアルミ蒸着を施すことにより前記反射面１１が形成してある。前記反射鏡１の表側に形成してある反射面１１は、凹面状をなすものであり、具体的には放物面鏡又は楕円面鏡である。
【００２７】
前記反射鏡１の裏側に形成してある放熱構造２は、光軸を中心とした円筒体の側面に円環状の溝を一定間隔ごとに設けることにより形成されたフィン２１である。このフィン２１を形成する溝の深さは、表側の反射面１１に到達しない範囲で可能な限り深く形成してある。つまり、この放熱構造２であるフィン２１は反射鏡１自体に直設形成してあるものであることから、反射鏡１に伝熱された熱を速やかに放熱することができる。
【００２８】
前記基板４は、金属（例えばアルミや銅）等の熱伝導性に富む高熱伝導性材料から形成された切頭円錐形状のものであり、ヒートパイプ５の先端部がその側面に略垂直に入射するように設けられている。そして、その反射面１１側には、ＬＥＤ３が設けられ、ＬＥＤ３から射出された光は、直接照明対象物（図示しない）に照射されることなく反射面１１に照射されるようにしている。反射面１１により反射された光が照明対象物に照射される。
【００２９】
前記ＬＥＤ３は、基板４の反射面１１側の表面に設けられ、反射面１１に向かって可視光域の光を射出するものである。そして、このＬＥＤ３は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光を射出する発光素子が搭載されたＬＥＤチップ３１を含み、それら各色が混ざるように射出する。本実施形態においては、１つのＬＥＤ３が基板４４の反射面側表面の中央部１２に設けられている。
【００３０】
前記ＬＥＤ３は、光を射出するＬＥＤチップ３１と、前記ＬＥＤチップ３１と前記反射面１２との間に設けられたレンズ３２とを具備し、前記レンズ３２が、前記ＬＥＤチップ３１から射出された光軸近傍（中央部）の光を反射面の外縁部（周辺部側）へ屈折させるように構成してある。
【００３１】
なお、以下の説明で用いている図４においては、反射鏡１と基板４とを接続するヒートパイプ５を分かりやすさのため省略して記載しているとともに、前記ＬＥD３の位置を前記反射面の焦点に配置し、反射光が略平行光となる例を用いて説明している。また、各図においては、（ａ）に全体図を、（ｂ）にＬＥＤ３周辺の拡大図を示している。
【００３２】
図４には、前記レンズ３２が前記ＬＥＤチップ３１を覆う封止材により形成してある実施形態を示している。図４（ｂ）の拡大図に示すようにこのレンズ３２は略半球状のレンズであって、その中央部である光の射出方向にある天頂部分に逆円錐状の凹部、すなわち断面形状がくさび状の切り込みを形成してある。なお、図４（ｂ）では、分かりやすさのためレンズ３２の天頂を通るように切断した断面を示してある。この凹部により、ＬＥＤチップ３１から射出され中央部を通過する光を周辺側へと屈折させるように構成してある。言い換えると、レンズ中央部を通過する光軸近傍の光を光軸から離れる方向へと屈折するように中央部のみ屈折の形態が変化するようにしてある。
【００３３】
このようなくさび状の切り込みを形成したレンズ３２を用いた場合の配光特性は図５のようになる。この図５から明らかなように光軸付近の光量がほとんど無くなるとともに、外縁部側の光量が大きくなっていることが分かる。また、中央部のハッチングで示した領域Ｒ１、Ｒ２の面積と、外側の部分について別のハッチングで示した領域Ｉ１、Ｉ２の面積はそれぞれ略同じであり、光軸付近に照射されなくなった光が略そのまま外縁部側へと照射されるようになっている。
【００３４】
このように構成されたレンズ３２を用いることにより、ＬＥＤ３の配向特性は、図４（ａ）のように本来反射面１１の中央部１２に入射するはずであった点線で示される光は、反射面１１の中央部１２から遠ざけることができ、反射されてもＬＥＤ３や基板４により遮られてしまうことを防ぐことができる。
【００３５】
従って、ＬＥＤ３から射出される光を略無駄なく使用することができるので、光の使用効率を従来に比べて格段に向上することができる。
【００３６】
前記ヒートパイプ５３は、図１及び図２等に示すようにその先端部が前記基板４に固着し、その基端部が反射鏡１の外縁部１３に固着してあるものである。ここで、本実施形態では溶接又は圧入により基板４及び反射鏡１とヒートパイプ５とを固着してあり、十分な熱伝導が行われるように構成してある。このヒートパイプ５は、ＬＥＤ３で発生した熱を前記放熱構造２に移送する機能と、前記基板４及びＬＥＤ３を所定位置に保持する機能という２つの機能を兼ね備えたものである。本実施形態では、４本のヒートパイプ５を前記基板４から前記反射鏡１の外縁部１３へ放射状に、光軸方向から見て９０度ずつに設けることにより、前記基板４及び前記ＬＥＤ３を支持及び伝熱するようにしてある。このヒートパイプ５についての具体的な構成について説明すると、例えば銅、アルミニウム又はステンレス鋼等で形成されたパイプであり、その内壁に毛細管構造としての溝構造が形成され、内部に少量の水、フレオン又はアンモニア等の熱媒体が真空封入されたものである。
【００３７】
このように構成された反射型照明装置１００によれば、前記基板４から前記反射鏡１の外縁部１３へと放射状にヒートパイプ５が設けてあるので、前記基板４及び前記反射鏡１に前記ヒートパイプ５の両端がそれぞれ溶接又は圧入により完全に固定されているとしても、斜めに設けられたヒートパイプ５は中央部をたわませることが可能であり、前記基板４の位置を微小に変更することができる。従って、ヒートパイプ５を反射鏡１に直接固着し、熱の移送を十分に行うことができるようにしながら、ＬＥＤの位置や向きを調整することが可能となる。
【００３８】
また、前記反射鏡１の裏側に放熱構造２が設けられているので、余計な部材を介することなく、前記ＬＥＤ３で発生した熱を前記基板４、前記ヒートパイプ５によって前記放熱構造２に移送し、放熱することができる。従って、従来に比べて、ヒートパイプ５により熱が移送される距離を大幅に短くすることができるので、放熱効率を向上させることができる。
【００３９】
さらに、前記ヒートパイプ５が前記基板４から前記反射鏡１の外縁部１３へと設けられているので、従来のように反射鏡１の中央部１２にヒートパイプ５が設けられおり、反射面１１の中央部１２に穴等が設けられていた場合に比べて、ＬＥＤ３から射出される光のうち中央部１２の強度の強いものを全く無駄にすることなく反射させることができる。つまり、反射面１１から帰ってくる反射光の光量をより多くすることができ、反射型照明装置１００としての光量をより向上させることができる。
【００４０】
また、前記基板４から前記反射光の外縁部１３へと複数のヒートパイプ５が放射状に設けてあり、ヒートパイプ５同士が斜めに支え合うような形状となるため、支えられる荷重を垂直に設けた場合に比べて向上させることができる。つまり、ヒートパイプ５の径を小さくしたとしても、前記ＬＥＤ３及び前記基板４を支えることができるとともに、径を小さくすることができるので、反射面１１から反射された光がヒートパイプ５により遮られるのを最小限にすることができる。つまり、ヒートパイプ５により照射できる光量が損なわれることがほとんどないようにすることができる。
【００４１】
加えて、前記基板４から反射鏡１の中央部１２へと延びるヒートパイプ５が存在しないので、ＬＥＤ３から射出された光が反射面１１に到達するまでヒートパイプ５によって遮られることがないので、反射型照明装置１００全体としての光量のロスを大幅に改善することができる。
【００４２】
さらに、ヒートパイプ５を前記反射鏡１へと直接固着するようにして反射鏡１自体から放熱させるように構成してあるので、従来のようにフィン等の放熱部材を反射面の裏面から大きく突出させるなどして放熱量を大きくする必要が無い。つまり、放熱構造から来る設計の制限が弱くなり、反射面の裏側の形状を本実施形態のように略平面にすることができる等形状の設計自由度が大きくなる。その結果、本実施形態の反射型照明装置１００を例えば天井等の平面に設ける事が容易となり、様々な用途に対して用いることが可能となる。
【００４３】
その他の実施形態について説明する。なお、前記実施形態に対応する部材には同じ符号を付すこととする。
【００４４】
前記第１実施形態のレンズ３２についてはその他の形状であっても構わない。例えば、図６（ｂ）に示すように、レンズ３２の中央部のみが非球面凹レンズ状に形成してあってもよい。このようなレンズ形状にした場合の配光特性を図７に示す。図５に示すくさび状にした場合の配光特性と比べて、光軸近傍に照射される光量が若干多くなっているものの、やはり光軸近傍に照射されるはずであった光を外縁部側へとそのまま振り分ける事ができていることが分かる。従って、この場合図４に示したレンズ３２を用いた場合と略同様に反射型照明装置１００における光の使用効率を向上させることができる。
【００４５】
さらに、図８に示すようにレンズ３２の中央部が突出させてあり、非球面凸レンズ形状に形成してあってもよい。この場合は、図４、図６に示した場合とは異なり、レンズ３２の中央部を通過した光は一度焦点に集められたのちに、光軸から離れていくことなる。このようなものであってもＬＥＤの前方０度付近の配光を略ゼロにすることができ、光の使用効率を向上させることができる。
【００４６】
また前記第１実施形態では、レンズの形状を中央部のみ変化させることによって前方０度付近の配光をなくすようにしていたが、例えば、材質の選択等によりレンズの屈折率を中央部のみ異ならせることによって、上述した配光を達成できるようにしても構わない。
【００４７】
なお、図４、図６、図８の説明では、反射鏡１１の焦点近傍にＬＥＤ３を配置する例を基準として説明しているが、その他の位置にあったとしても、ＬＥＤ３の前方０度付近の光を屈折させて前記反射面１１の中央部１２に入射することを防ぐことにより同様に光の使用効率を向上させることができる。
【００４８】
図９に示すように、前記第１実施形態の反射型照明装置１００がさらに、前記基板４の前記反射面１１に対する距離を調節する位置調節機構６を備えたものであってもよい。具体的には、前記反射面１１から前記基板４に向かって延び、前記基板４に形成された穴に挿入される棒状の案内部６１と、前記案内部６１に前記基板４を着脱可能に固定する固定部６２と、を備えたものであればよい。前記固定部６２は、前記基板４の側面に形成された前記案内部６１へと向かうねじ穴と止めねじから構成されるものである。このようなものであれば、前記ＬＥＤ３と前記反射面１１との距離を調節することができ、反射光による照射範囲を適宜調整することができるようになる。
【００４９】
第２実施形態の反射型照明装置１００としては図１０に示すように、前記反射鏡１の裏側から曲面に対して垂直に突出するように形成された放熱構造２を有するものが挙げられる。より具体的には、前記放熱構造２は概略スプリング状に形成されたものであって、反射鏡の外側に設けられ、熱伝導部材たるヒートパイプ５の他端が固着される固着部２２と、前記反射面の裏側に接触して接触部２３と、前記固着部２２と前記接触部２３との間に設けられ、らせん状に形成されたフィン部２４と、から構成されるものである。この実施形態では、一対のヒートパイプ５と前記放熱構造２が、前記反射鏡１の光軸に対して線対称となるように設けてある。このような放熱構造２であれば、スプリング状に形成されているので、予め縮めておき、前記固着部２２と前記基板４との間をヒートパイプ５で対称に取り付けておくことにより、復元力によって前記接触部２３が前記反射鏡１の裏側に略隙間なく押しつけることができる。従って、ＬＥＤで発生し、ヒートパイプ５によって前記固着部２２に移送された熱がフィン部２４で放熱させつつ、さらに接触部２３を介して反射鏡１に効率よく伝熱させることができ、放熱面積をさらに大きくすることができるので、放熱効率を向上させることができる。また、前記ＬＥＤ３及び前記基板４を前記反射面１１に対して前後方向に動かす場合には、前記放熱構造２がスプリング状に形成されていることから、伸び縮みによりその移動量を吸収させることができ、より簡単に照明範囲の設定を行うことができるようになる。
【００５０】
第３実施形態の反射型照明装置１００としては、図１１に示すように、反射鏡１の反射面１１にヒートパイプ５の端部を固着してあるのではなく、外縁部１３にある放熱構造２へと直接固着してあり、前記ヒートパイプ５が反射面１１とは反対側へと曲げてあり、前記基板４に固着してあるものが挙げられる。さらに、図１１に示すようにヒートパイプ５の一端は前記基板４の斜めに形成されている側面へと略垂直に入射し、他端は前記反射鏡１に対して若干傾いて入射するように構成してある。
【００５１】
このようなものであれば、予めヒートパイプ５を曲げてあるので、前記基板４及びＬＥＤ３と反射面１１との位置関係を調節する場合において、ヒートパイプ５の軸方向の伸び縮みだけでなく、曲げでもその変化量を吸収することができ、前記基板４及びＬＥＤ３の可動範囲をより大きくすることができる。
【００５２】
また、例えば、反射鏡の光照射方向が鉛直下向きになっている場合であれば、前記ヒートパイプ５が反射鏡１に対して鉛直に固着されているので、斜めに入射させて固着させてある場合に比べて、放熱構造２の近傍で液化し、再び冷媒を発熱部であるＬＥＤ３の近傍に返しやすくなるので放熱効率を更に向上させることができる。
【００５３】
加えて、図１１に示されるように反射面１１とは反対側へヒートパイプ５を曲げて設ける以外にも、例えば、反射面側へヒートパイプ５を曲げて設けても構わない。
【００５４】
前記実施形態において、放熱構造は、反射鏡において半径方向に伸びるフィンであったが、他の方向、例えば、軸方向等に伸びるものであっても構わない。要するに、反射鏡自体に放熱構造が形成されているものであればよい。
【００５５】
前記各実施形態では４本のヒートパイプにより、前記ＬＥＤ及び前記基板を支持するとともに、放熱構造へ熱を移動させるようにしていたが、２本又は３本であっても構わない。また、４本より多くの複数のヒートパイプを用いても構わない。また、熱伝導部材はヒートパイプのみに限られるものではなく、その他の伝熱部材であっても構わない。加えて、前記実施形態では、ヒートパイプの基板部は反射鏡の外縁部、特に反射面の外縁部に設けられるものであったが、例えば、放熱構造であるフィンに直接取り付けられるようにしてあってもかまわない。
【００５６】
次に第４実施形態の反射型照明装置１００について説明する。図１２（ａ）に示すように、第４実施形態の反射型照明装置１００は、前記第１実施形態とは異なり、ヒートパイプ５を基板４から反射鏡１の外縁部に向かって放射状に設けるのではなく、前記反射面１１の中央部に向かって設けてある。ＬＥＤ３は、図１２（ｂ）の拡大図に示すように、前記第１実施形態と略同様に天頂部に逆円錐状の凹部を有したレンズ３２と、ＬＥＤチップ３１とから構成してある。従って、ＬＥＤチップ３２から射出された光軸近傍の光は、図１２の点線で示すように反射面１の外縁部側へと屈折されるので、本来であればＬＥＤ３又は基板４に入射していた反射光をＬＥＤ３又は基板４により遮られることなく、照射対象へと到達させることができる。つまり、ヒートパイプ５の配置に関係なく、レンズの機能により光の使用効率を向上させることができる。
【００５７】
さらに第５実施形態の反射型照明装置１００について説明する。図１３に示すように、第５実施形態の反射型照明装置１００は、ヒートパイプ５を用いていない点が前記第１実施形態とは異なっている。より具体的には、前記反射鏡１の開口側を覆うように前記ＬＥＤ１が取り付けられる概略薄円板上の例えばガラス基板等の透光性を有する基板４が取り付けてあり、反射鏡１の反射面１１と前記基板４とにより密閉された内部空間が形成されるようにしてある。言い換えると、前記基板４の周縁部４１を前記反射鏡１の外縁部１３に直接貼り付けることにより、前記反射鏡１の凹面を前記基板４で蓋をするようにしている。また、ＬＥＤ３を構成するレンズ３２は透光性の基板４では遮られないので、前記ＬＥＤ３の周囲にのみ前記反射面１１から光が戻ってこないように前記各実施形態に比べて例えば屈折率等を低くする等して光軸から離れていく範囲を狭く設定してある。
【００５８】
このように構成されているので、前記ＬＥＤ３から射出された光は前記反射面１１にて反射された後に前記基板４を透過して照射対象へ到達することになる。しかも、前記ＬＥＤ３で発生した熱は前記基板４から直接前記反射鏡１へと伝導し、その後反射鏡１に形成された放熱構造２によりすみやかに放熱されることになる。
【００５９】
また、前記基板４は前記反射鏡１の表側、すなわち反射面１１を塞ぐように取り付けられているので、ほこりなどが前記反射面１１に付着することを防止することができる。
【００６０】
前記ＬＥＤと電源を接続するには、電池等の電源を反射鏡の裏側等に設けておき、前記ヒートパイプに沿わして配線を設けるようにしても構わない。
【００６１】
前記実施形態では医療用、歯科用に用いられるものであったが、例えば、自動車のライト等にも上述した反射型照明装置を用いても構わない。また、一般の照明として用いても構わない。
【００６２】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００６３】
１００・・・反射型照明装置
１・・・反射鏡
１１・・・反射面
２・・・放熱構造
３・・・ＬＥＤ
３１・・・ＬＥＤチップ
３２・・・レンズ
４・・・基板
５・・・熱伝導部材（ヒートパイプ）
６・・・位置調節機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術等の医用の他、展示場あるいは劇場等にでも好適に用いることができる反射型照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の反射型照明装置は、光源から射出された光を一旦反射鏡で反射させて、所定領域を照明するものである。光源には例えばハロゲンランプや水銀灯が用いられていたが、近年、ＬＥＤを用いたものも開発されている。
【０００３】
例えば、本願発明者らは、特許文献１で示されるようなＬＥＤを用いた反射型照明装置を出願している。より具体的には、この反射型照明装置は、図１４に示すように、凹面鏡１Ａと、前記凹面鏡１の裏側に取り付けられる放熱構造２Ａと、前記凹面鏡１Ａに対向するように設けられたＬＥＤ３Ａと、前記放熱構造２Ａと、前記ＬＥＤ３Ａが載置されている基板４Ａとを、前記凹面鏡１Ａの中央部１２Ａを通過して接続するヒートパイプ５Ａと、を備えたものであり、ＬＥＤ３Ａ側に放熱構造２Ａを設けるのではなく、凹面鏡１Ａ側において当該凹面鏡１Ａの裏側から前記基板４Ａとは反対側へと突出させて放熱構造２Ａを設けて反射光を遮ることなくＬＥＤの放熱を行えるように構成したものである。
【０００４】
ところで、このように放熱構造２Ａを凹面鏡１Ａの裏側に設けて遮光される光の量を減らしたとしても、図１５（ｂ）の拡大図に示すように前記ＬＥＤ３Ａから射出される光が略ランバーシアン分布を有していると、前記凹面鏡１Ａの中央部にもＬＥＤの光が入射することになる。すると、図１５（ａ）に示すようにＬＥＤ３Ａから凹面鏡１Ａの中央部に入射した後に反射された光（図中において点線で示す）は、前記ＬＥＤ３Ａ又は基板４Ａに遮られるため、照射対象に到達することができず無駄になってしまっている。このため、ＬＥＤ３Ａから射出された光のうち特に強度の高い光である光軸近傍の光の使用効率が低下してしまっているという問題が依然として残っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０８７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、ＬＥＤから射出される中央部の強度の高い光が、反射鏡にて反射した後にＬＥＤ又はＬＥＤの設けられている基板により遮られるのを防ぎ、ＬＥＤから射出される光を無駄なく有効に使用することができる反射型照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、表側に凹面状をなす反射面が形成された反射鏡と、前記反射面の中央部に対向するように設けられた基板と、前記基板に取り付けられ、前記反射面に向かって光を射出するＬＥＤと、を備えた反射型照明装置であって、前記ＬＥＤが光を射出するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップと前記反射面との間に設けられたレンズとを具備し、前記レンズが、前記ＬＥＤチップから射出された光軸近傍の光を前記反射面の外縁部側へと屈折させるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、ＬＥＤから射出された光軸近傍の光は、前記反射面の中央部以外の部分に入射する、又は、中央部に入射したとしても反射面に対してある程度入射角のある状態で入射するので、前記反射面からの反射光を前記ＬＥＤ又は前記基板を避けて照射対象に到達させることができるようになる。つまり、従来であればＬＥＤ又は基板に遮られていた光も有効に利用する事ができ、より好適に照射対象を照明する事が可能となる。
【０００９】
前記反射面の中央部に入射する光の量を少なくし、反射面から照射対象に到達する光の量をより多くして高効率にするための具体的な実施の態様としては、前記レンズの中央部の形状がクサビ形状、凹レンズ形状、又は凸レンズ形状に形成されているものが挙げられる。
【００１０】
反射面において反射された光を大きく遮ることなく、ＬＥＤにおいて発生する熱を効率よく放熱し、ＬＥＤの故障等を防ぐことができるようにするには、一端が前記基板に固着されている棒状の熱伝導部材を更に備え、前記熱伝導部材が、前記基板から前記反射鏡の外縁部へ向かって放射状に設けられており、前記熱伝導部材の他端が前記反射鏡に固着されていればよい。
【００１１】
このようなものであれば、前記熱伝導部材が棒状のものであり、前記基板から前記反射鏡の外縁部へと放射状に設けられているので、前記熱伝導部材の両端が前記基板及び前記反射鏡に固着されているとしても、前記基板から見て斜めに取り付けられている当該熱伝導部材をたわませることが可能であることから、そのたわみによってＬＥＤの位置や向きを微調整する事も可能となる。
【００１２】
また、前記反射鏡自体に前記熱伝導部材が固着されているので、前記反射鏡自体から放熱させることができる。従って、反射鏡の裏側から光軸に沿って大きく突出させて放熱構造を設ける必要が無く、放熱構造を無くしたり、その大きさを小さく構成したり事が可能となる。この結果、放熱に関する制限が弱くなるので、前記反射鏡の裏面を略平面に形成する等の自由度が大きくなり、この反射型照明装置を天井等の平面に取り付けることが容易になる。
【００１３】
さらに、基板と反射鏡とが直接熱伝導部材で接続されるので、従来に比べて熱を移送する距離を小さくすることができるので、放熱効率をより向上させることが可能となる。
【００１４】
加えて、前記熱伝導部材を反射面の中央部に取り付けたり、挿入するための穴を設けたりする必要がなく、ＬＥＤから射出される中央部の強度の強い光を無駄にすることなく反射させることができるようになる。さらに、反射面の中央部を通るように前記伝熱部材が設けられるのではなく、反射鏡の外縁部に一端を設けられるので、前記熱伝導部材により前記ＬＥＤから射出された光が遮られることがなく、略全ての光を反射面まで到達させることができるようになる。また、前記熱伝導部材は前記基板から前記反射鏡の外縁部へと放射状に設けられている棒状のものであるので、従来に比べてその径を小さくしても、前記ＬＥＤ及び前記基板を支持させることができるとともに、反射面において反射された光をほとんど遮らないようにすることができる。従って、反射面から照射される反射型照装置から射出される光量をさらに向上させることができるようになる。
【００１５】
より放熱効果を高めるためには、前記反射鏡の裏側に放熱構造が形成されているものであればよい。このようなものであれば、ＬＥＤと放熱構造との距離を非常に短いものにすることができ、例えば、空気を媒介にした熱伝導による放熱効果の寄与も大きくすることができる。
【００１６】
熱伝導部材の具体的な実施の態様としては、前記熱伝導部材がヒートパイプであるものがあげられる。このようなものであれば、非常に細い径の熱伝導部材とすることができるので、反射面において反射された光が遮られるのを最小限にすることができ、光量を損なわないようにすることができる。
【００１７】
前記反射型照明装置の照射範囲を調整できるようにするには、前記基板の前記反射面に対する距離を調節する位置調節機構を更に備えたものであればよい。
【００１８】
前記熱伝導部材と、前記反射鏡との固着具合を向上させて熱伝導の効率を向上させるとともに、前記ＬＥＤと前記反射面と間の相対位置の調整できる範囲を大きくするには、前記放熱構造が、反射鏡の外側に設けられ、熱伝導部材の他端が固着される固着部と、前記反射面の裏側に接触して接触部と、前記固着部と前記接触部の間に設けられ、らせん状に形成されたフィン部と、から構成されるものであればよい。
【００１９】
複雑な機構を用いずに、熱伝導部材の熱伝導効率を高めるとともに、ＬＥＤの反射面に対する可動範囲を大きくするための実施の態様としては、前記熱伝導部材が、前記反射鏡と前記基板との間に曲げて設けられているものであればよい。
【００２０】
ＬＥＤの熱を効率よく放熱するための別の実施態様としては、一端が前記基板に固着されている棒状の熱伝導部材と、前記反射鏡の裏側に設けられた放熱構造と、を備え、前記熱伝導部材が、前記基板から前記反射鏡の中央部を貫通して、その他端が前記放熱構造に固着されていればよい。このようなものであっても、前記レンズの構成により、反射面からの反射光が前記ＬＥＤ又は前記基板により遮られる量が小さくなっているので、光の使用効率を従来と比べて高く、しかも、ＬＥＤの放熱も効率よく行える。
【００２１】
前記反射面に対してほこりがつくのを防ぎつつ、反射面から反射された光が損なわれないようにするための具体的な実施の態様としては、前記基板が透光性を有するものであり、前記反射鏡の凹面を塞ぐように設けられたものが挙げられる。
【発明の効果】
【００２２】
このように本発明によれば、レンズによってＬＥＤからの射出光のうち光軸近傍の光を前記反射面の外縁部側へと屈折させているので、反射面からの反射光がＬＥＤ又は基板に遮られてしまうのを防ぎ、ＬＥＤから射出された光の使用効率を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る反射型照明装置を示す模式的斜視図。
【図２】第１実施形態における反射型照明装置の構造を示す模式的断面図。
【図３】第１実施形態における反射型照明装置の使用状態の一例を示す模式図。
【図４】第１実施形態におけるレンズの構造及びＬＥＤから射出される光の軌跡を示す模式図。
【図５】第１実施形態におけるＬＥＤの配光特性図。
【図６】第１実施形態の変形実施形態におけるレンズの構造及びＬＥＤから射出される光の軌跡を示す模式図。
【図７】第１実施形態の変形実施形態におけるＬＥＤの配光特性図。
【図８】第１実施形態の更に別の変形実施形態におけるレンズの構造及びＬＥＤから射出される光の軌跡を示す模式図。
【図９】第１実施形態の更に異なる変形実施形態における反射型照明装置の構造を示す模式的断面図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る反射型照明装置の構造を示す模式的断面図。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る反射型照明装置の構造を示す模式的断面図。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る反射型照明装置の構造及び光の軌跡を示す模式図。
【図１３】本発明の第５実施形態に係る反射型照明装置の構造及び光の軌跡を示す模式図。
【図１４】従来の反射型照明装置の構造を示す模式的断面図。
【図１５】従来の反射型照明装置における、ＬＥＤから射出された光の軌跡を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
本実施形態に係る反射型照明装置１００は、医療用、特に歯科治療に用いられる反射型の無影照明装置であって、図１及び図２に示すように、表側に凹面状をなす反射面１１が形成された反射鏡１と、前記反射面１１の中央部１２に対向するように設けられた基板４と、前記基板４に取り付けられ、前記反射面１１に向かって光を射出するＬＥＤ３と、を具備し、前記反射鏡１の裏側に放熱構造２が形成されるとともに、前記放熱構造２と、前記基板４とを熱的に接続する熱伝導部材たるヒートパイプ５を備えたものである。そして、この反射型照明装置１００は、図３に示すように、ＬＥＤ３からの光を一旦反射面１１で内方に向かうように反射させて、所定領域を照明するものであり、ＬＥＤ３及び基板４だけでなく、照射領域及び反射面１１の間に介在する歯科医師の指や治療用具Ｊの影が所定領域に生じないように照明するものである。以下に各部について説明する。
【００２６】
前記反射鏡１は、例えば熱伝導性のよいアルミや銅等の金属から形成された概略短円筒形状から椀形状を取り除いた形状をなしており、その内面にアルミ蒸着を施すことにより前記反射面１１が形成してある。前記反射鏡１の表側に形成してある反射面１１は、凹面状をなすものであり、具体的には放物面鏡又は楕円面鏡である。
【００２７】
前記反射鏡１の裏側に形成してある放熱構造２は、光軸を中心とした円筒体の側面に円環状の溝を一定間隔ごとに設けることにより形成されたフィン２１である。このフィン２１を形成する溝の深さは、表側の反射面１１に到達しない範囲で可能な限り深く形成してある。つまり、この放熱構造２であるフィン２１は反射鏡１自体に直設形成してあるものであることから、反射鏡１に伝熱された熱を速やかに放熱することができる。
【００２８】
前記基板４は、金属（例えばアルミや銅）等の熱伝導性に富む高熱伝導性材料から形成された切頭円錐形状のものであり、ヒートパイプ５の先端部がその側面に略垂直に入射するように設けられている。そして、その反射面１１側には、ＬＥＤ３が設けられ、ＬＥＤ３から射出された光は、直接照明対象物（図示しない）に照射されることなく反射面１１に照射されるようにしている。反射面１１により反射された光が照明対象物に照射される。
【００２９】
前記ＬＥＤ３は、基板４の反射面１１側の表面に設けられ、反射面１１に向かって可視光域の光を射出するものである。そして、このＬＥＤ３は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光を射出する発光素子が搭載されたＬＥＤチップ３１を含み、それら各色が混ざるように射出する。本実施形態においては、１つのＬＥＤ３が基板４４の反射面側表面の中央部１２に設けられている。
【００３０】
前記ＬＥＤ３は、光を射出するＬＥＤチップ３１と、前記ＬＥＤチップ３１と前記反射面１２との間に設けられたレンズ３２とを具備し、前記レンズ３２が、前記ＬＥＤチップ３１から射出された光軸近傍（中央部）の光を反射面の外縁部（周辺部側）へ屈折させるように構成してある。
【００３１】
なお、以下の説明で用いている図４においては、反射鏡１と基板４とを接続するヒートパイプ５を分かりやすさのため省略して記載しているとともに、前記ＬＥD３の位置を前記反射面の焦点に配置し、反射光が略平行光となる例を用いて説明している。また、各図においては、（ａ）に全体図を、（ｂ）にＬＥＤ３周辺の拡大図を示している。
【００３２】
図４には、前記レンズ３２が前記ＬＥＤチップ３１を覆う封止材により形成してある実施形態を示している。図４（ｂ）の拡大図に示すようにこのレンズ３２は略半球状のレンズであって、その中央部である光の射出方向にある天頂部分に逆円錐状の凹部、すなわち断面形状がくさび状の切り込みを形成してある。なお、図４（ｂ）では、分かりやすさのためレンズ３２の天頂を通るように切断した断面を示してある。この凹部により、ＬＥＤチップ３１から射出され中央部を通過する光を周辺側へと屈折させるように構成してある。言い換えると、レンズ中央部を通過する光軸近傍の光を光軸から離れる方向へと屈折するように中央部のみ屈折の形態が変化するようにしてある。
【００３３】
このようなくさび状の切り込みを形成したレンズ３２を用いた場合の配光特性は図５のようになる。この図５から明らかなように光軸付近の光量がほとんど無くなるとともに、外縁部側の光量が大きくなっていることが分かる。また、中央部のハッチングで示した領域Ｒ１、Ｒ２の面積と、外側の部分について別のハッチングで示した領域Ｉ１、Ｉ２の面積はそれぞれ略同じであり、光軸付近に照射されなくなった光が略そのまま外縁部側へと照射されるようになっている。
【００３４】
このように構成されたレンズ３２を用いることにより、ＬＥＤ３の配向特性は、図４（ａ）のように本来反射面１１の中央部１２に入射するはずであった点線で示される光は、反射面１１の中央部１２から遠ざけることができ、反射されてもＬＥＤ３や基板４により遮られてしまうことを防ぐことができる。
【００３５】
従って、ＬＥＤ３から射出される光を略無駄なく使用することができるので、光の使用効率を従来に比べて格段に向上することができる。
【００３６】
前記ヒートパイプ５３は、図１及び図２等に示すようにその先端部が前記基板４に固着し、その基端部が反射鏡１の外縁部１３に固着してあるものである。ここで、本実施形態では溶接又は圧入により基板４及び反射鏡１とヒートパイプ５とを固着してあり、十分な熱伝導が行われるように構成してある。このヒートパイプ５は、ＬＥＤ３で発生した熱を前記放熱構造２に移送する機能と、前記基板４及びＬＥＤ３を所定位置に保持する機能という２つの機能を兼ね備えたものである。本実施形態では、４本のヒートパイプ５を前記基板４から前記反射鏡１の外縁部１３へ放射状に、光軸方向から見て９０度ずつに設けることにより、前記基板４及び前記ＬＥＤ３を支持及び伝熱するようにしてある。このヒートパイプ５についての具体的な構成について説明すると、例えば銅、アルミニウム又はステンレス鋼等で形成されたパイプであり、その内壁に毛細管構造としての溝構造が形成され、内部に少量の水、フレオン又はアンモニア等の熱媒体が真空封入されたものである。
【００３７】
このように構成された反射型照明装置１００によれば、前記基板４から前記反射鏡１の外縁部１３へと放射状にヒートパイプ５が設けてあるので、前記基板４及び前記反射鏡１に前記ヒートパイプ５の両端がそれぞれ溶接又は圧入により完全に固定されているとしても、斜めに設けられたヒートパイプ５は中央部をたわませることが可能であり、前記基板４の位置を微小に変更することができる。従って、ヒートパイプ５を反射鏡１に直接固着し、熱の移送を十分に行うことができるようにしながら、ＬＥＤの位置や向きを調整することが可能となる。
【００３８】
また、前記反射鏡１の裏側に放熱構造２が設けられているので、余計な部材を介することなく、前記ＬＥＤ３で発生した熱を前記基板４、前記ヒートパイプ５によって前記放熱構造２に移送し、放熱することができる。従って、従来に比べて、ヒートパイプ５により熱が移送される距離を大幅に短くすることができるので、放熱効率を向上させることができる。
【００３９】
さらに、前記ヒートパイプ５が前記基板４から前記反射鏡１の外縁部１３へと設けられているので、従来のように反射鏡１の中央部１２にヒートパイプ５が設けられおり、反射面１１の中央部１２に穴等が設けられていた場合に比べて、ＬＥＤ３から射出される光のうち中央部１２の強度の強いものを全く無駄にすることなく反射させることができる。つまり、反射面１１から帰ってくる反射光の光量をより多くすることができ、反射型照明装置１００としての光量をより向上させることができる。
【００４０】
また、前記基板４から前記反射光の外縁部１３へと複数のヒートパイプ５が放射状に設けてあり、ヒートパイプ５同士が斜めに支え合うような形状となるため、支えられる荷重を垂直に設けた場合に比べて向上させることができる。つまり、ヒートパイプ５の径を小さくしたとしても、前記ＬＥＤ３及び前記基板４を支えることができるとともに、径を小さくすることができるので、反射面１１から反射された光がヒートパイプ５により遮られるのを最小限にすることができる。つまり、ヒートパイプ５により照射できる光量が損なわれることがほとんどないようにすることができる。
【００４１】
加えて、前記基板４から反射鏡１の中央部１２へと延びるヒートパイプ５が存在しないので、ＬＥＤ３から射出された光が反射面１１に到達するまでヒートパイプ５によって遮られることがないので、反射型照明装置１００全体としての光量のロスを大幅に改善することができる。
【００４２】
さらに、ヒートパイプ５を前記反射鏡１へと直接固着するようにして反射鏡１自体から放熱させるように構成してあるので、従来のようにフィン等の放熱部材を反射面の裏面から大きく突出させるなどして放熱量を大きくする必要が無い。つまり、放熱構造から来る設計の制限が弱くなり、反射面の裏側の形状を本実施形態のように略平面にすることができる等形状の設計自由度が大きくなる。その結果、本実施形態の反射型照明装置１００を例えば天井等の平面に設ける事が容易となり、様々な用途に対して用いることが可能となる。
【００４３】
その他の実施形態について説明する。なお、前記実施形態に対応する部材には同じ符号を付すこととする。
【００４４】
前記第１実施形態のレンズ３２についてはその他の形状であっても構わない。例えば、図６（ｂ）に示すように、レンズ３２の中央部のみが非球面凹レンズ状に形成してあってもよい。このようなレンズ形状にした場合の配光特性を図７に示す。図５に示すくさび状にした場合の配光特性と比べて、光軸近傍に照射される光量が若干多くなっているものの、やはり光軸近傍に照射されるはずであった光を外縁部側へとそのまま振り分ける事ができていることが分かる。従って、この場合図４に示したレンズ３２を用いた場合と略同様に反射型照明装置１００における光の使用効率を向上させることができる。
【００４５】
さらに、図８に示すようにレンズ３２の中央部が突出させてあり、非球面凸レンズ形状に形成してあってもよい。この場合は、図４、図６に示した場合とは異なり、レンズ３２の中央部を通過した光は一度焦点に集められたのちに、光軸から離れていくことなる。このようなものであってもＬＥＤの前方０度付近の配光を略ゼロにすることができ、光の使用効率を向上させることができる。
【００４６】
また前記第１実施形態では、レンズの形状を中央部のみ変化させることによって前方０度付近の配光をなくすようにしていたが、例えば、材質の選択等によりレンズの屈折率を中央部のみ異ならせることによって、上述した配光を達成できるようにしても構わない。
【００４７】
なお、図４、図６、図８の説明では、反射鏡１１の焦点近傍にＬＥＤ３を配置する例を基準として説明しているが、その他の位置にあったとしても、ＬＥＤ３の前方０度付近の光を屈折させて前記反射面１１の中央部１２に入射することを防ぐことにより同様に光の使用効率を向上させることができる。
【００４８】
図９に示すように、前記第１実施形態の反射型照明装置１００がさらに、前記基板４の前記反射面１１に対する距離を調節する位置調節機構６を備えたものであってもよい。具体的には、前記反射面１１から前記基板４に向かって延び、前記基板４に形成された穴に挿入される棒状の案内部６１と、前記案内部６１に前記基板４を着脱可能に固定する固定部６２と、を備えたものであればよい。前記固定部６２は、前記基板４の側面に形成された前記案内部６１へと向かうねじ穴と止めねじから構成されるものである。このようなものであれば、前記ＬＥＤ３と前記反射面１１との距離を調節することができ、反射光による照射範囲を適宜調整することができるようになる。
【００４９】
第２実施形態の反射型照明装置１００としては図１０に示すように、前記反射鏡１の裏側から曲面に対して垂直に突出するように形成された放熱構造２を有するものが挙げられる。より具体的には、前記放熱構造２は概略スプリング状に形成されたものであって、反射鏡の外側に設けられ、熱伝導部材たるヒートパイプ５の他端が固着される固着部２２と、前記反射面の裏側に接触して接触部２３と、前記固着部２２と前記接触部２３との間に設けられ、らせん状に形成されたフィン部２４と、から構成されるものである。この実施形態では、一対のヒートパイプ５と前記放熱構造２が、前記反射鏡１の光軸に対して線対称となるように設けてある。このような放熱構造２であれば、スプリング状に形成されているので、予め縮めておき、前記固着部２２と前記基板４との間をヒートパイプ５で対称に取り付けておくことにより、復元力によって前記接触部２３が前記反射鏡１の裏側に略隙間なく押しつけることができる。従って、ＬＥＤで発生し、ヒートパイプ５によって前記固着部２２に移送された熱がフィン部２４で放熱させつつ、さらに接触部２３を介して反射鏡１に効率よく伝熱させることができ、放熱面積をさらに大きくすることができるので、放熱効率を向上させることができる。また、前記ＬＥＤ３及び前記基板４を前記反射面１１に対して前後方向に動かす場合には、前記放熱構造２がスプリング状に形成されていることから、伸び縮みによりその移動量を吸収させることができ、より簡単に照明範囲の設定を行うことができるようになる。
【００５０】
第３実施形態の反射型照明装置１００としては、図１１に示すように、反射鏡１の反射面１１にヒートパイプ５の端部を固着してあるのではなく、外縁部１３にある放熱構造２へと直接固着してあり、前記ヒートパイプ５が反射面１１とは反対側へと曲げてあり、前記基板４に固着してあるものが挙げられる。さらに、図１１に示すようにヒートパイプ５の一端は前記基板４の斜めに形成されている側面へと略垂直に入射し、他端は前記反射鏡１に対して若干傾いて入射するように構成してある。
【００５１】
このようなものであれば、予めヒートパイプ５を曲げてあるので、前記基板４及びＬＥＤ３と反射面１１との位置関係を調節する場合において、ヒートパイプ５の軸方向の伸び縮みだけでなく、曲げでもその変化量を吸収することができ、前記基板４及びＬＥＤ３の可動範囲をより大きくすることができる。
【００５２】
また、例えば、反射鏡の光照射方向が鉛直下向きになっている場合であれば、前記ヒートパイプ５が反射鏡１に対して鉛直に固着されているので、斜めに入射させて固着させてある場合に比べて、放熱構造２の近傍で液化し、再び冷媒を発熱部であるＬＥＤ３の近傍に返しやすくなるので放熱効率を更に向上させることができる。
【００５３】
加えて、図１１に示されるように反射面１１とは反対側へヒートパイプ５を曲げて設ける以外にも、例えば、反射面側へヒートパイプ５を曲げて設けても構わない。
【００５４】
前記実施形態において、放熱構造は、反射鏡において半径方向に伸びるフィンであったが、他の方向、例えば、軸方向等に伸びるものであっても構わない。要するに、反射鏡自体に放熱構造が形成されているものであればよい。
【００５５】
前記各実施形態では４本のヒートパイプにより、前記ＬＥＤ及び前記基板を支持するとともに、放熱構造へ熱を移動させるようにしていたが、２本又は３本であっても構わない。また、４本より多くの複数のヒートパイプを用いても構わない。また、熱伝導部材はヒートパイプのみに限られるものではなく、その他の伝熱部材であっても構わない。加えて、前記実施形態では、ヒートパイプの基板部は反射鏡の外縁部、特に反射面の外縁部に設けられるものであったが、例えば、放熱構造であるフィンに直接取り付けられるようにしてあってもかまわない。
【００５６】
次に第４実施形態の反射型照明装置１００について説明する。図１２（ａ）に示すように、第４実施形態の反射型照明装置１００は、前記第１実施形態とは異なり、ヒートパイプ５を基板４から反射鏡１の外縁部に向かって放射状に設けるのではなく、前記反射面１１の中央部に向かって設けてある。ＬＥＤ３は、図１２（ｂ）の拡大図に示すように、前記第１実施形態と略同様に天頂部に逆円錐状の凹部を有したレンズ３２と、ＬＥＤチップ３１とから構成してある。従って、ＬＥＤチップ３２から射出された光軸近傍の光は、図１２の点線で示すように反射面１の外縁部側へと屈折されるので、本来であればＬＥＤ３又は基板４に入射していた反射光をＬＥＤ３又は基板４により遮られることなく、照射対象へと到達させることができる。つまり、ヒートパイプ５の配置に関係なく、レンズの機能により光の使用効率を向上させることができる。
【００５７】
さらに第５実施形態の反射型照明装置１００について説明する。図１３に示すように、第５実施形態の反射型照明装置１００は、ヒートパイプ５を用いていない点が前記第１実施形態とは異なっている。より具体的には、前記反射鏡１の開口側を覆うように前記ＬＥＤ１が取り付けられる概略薄円板上の例えばガラス基板等の透光性を有する基板４が取り付けてあり、反射鏡１の反射面１１と前記基板４とにより密閉された内部空間が形成されるようにしてある。言い換えると、前記基板４の周縁部４１を前記反射鏡１の外縁部１３に直接貼り付けることにより、前記反射鏡１の凹面を前記基板４で蓋をするようにしている。また、ＬＥＤ３を構成するレンズ３２は透光性の基板４では遮られないので、前記ＬＥＤ３の周囲にのみ前記反射面１１から光が戻ってこないように前記各実施形態に比べて例えば屈折率等を低くする等して光軸から離れていく範囲を狭く設定してある。
【００５８】
このように構成されているので、前記ＬＥＤ３から射出された光は前記反射面１１にて反射された後に前記基板４を透過して照射対象へ到達することになる。しかも、前記ＬＥＤ３で発生した熱は前記基板４から直接前記反射鏡１へと伝導し、その後反射鏡１に形成された放熱構造２によりすみやかに放熱されることになる。
【００５９】
また、前記基板４は前記反射鏡１の表側、すなわち反射面１１を塞ぐように取り付けられているので、ほこりなどが前記反射面１１に付着することを防止することができる。
【００６０】
前記ＬＥＤと電源を接続するには、電池等の電源を反射鏡の裏側等に設けておき、前記ヒートパイプに沿わして配線を設けるようにしても構わない。
【００６１】
前記実施形態では医療用、歯科用に用いられるものであったが、例えば、自動車のライト等にも上述した反射型照明装置を用いても構わない。また、一般の照明として用いても構わない。
【００６２】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００６３】
１００・・・反射型照明装置
１・・・反射鏡
１１・・・反射面
２・・・放熱構造
３・・・ＬＥＤ
３１・・・ＬＥＤチップ
３２・・・レンズ
４・・・基板
５・・・熱伝導部材（ヒートパイプ）
６・・・位置調節機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表側に凹面状をなす反射面が形成された反射鏡と、前記反射面の中央部に対向するように設けられた基板と、前記基板に取り付けられ、前記反射面に向かって光を射出するＬＥＤと、を備えた反射型照明装置であって、
前記ＬＥＤが光を射出するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップと前記反射面との間に設けられたレンズとを具備し、前記レンズが、前記ＬＥＤチップから射出された光軸近傍の光を前記反射面の外縁部側へと屈折させるように構成されていることを特徴とする反射型照明装置。
【請求項２】
前記レンズの中央部の形状がクサビ形状、凹レンズ形状、又は凸レンズ形状に形成されている請求項１記載の反射型照明装置。
【請求項３】
一端が前記基板に固着されている棒状の熱伝導部材を更に備え、
前記熱伝導部材が、前記基板から前記反射鏡の外縁部へ向かって放射状に設けられており、前記熱伝導部材の他端が前記反射鏡に固着されている請求項１又は２記載の反射型照明装置。
【請求項４】
前記反射鏡の裏側に放熱構造が形成されている請求項１、２又は３記載の反射型照明装置。
【請求項５】
前記熱伝導部材がヒートパイプである請求項３又は４記載の反射型照明装置。
【請求項６】
前記基板の前記反射面に対する距離を調節する位置調節機構を更に備えた請求項１、２、３、４又は５記載の反射型照明装置。
【請求項７】
前記放熱構造が、反射鏡の外側に設けられ、熱伝導部材の他端が固着される固着部と、前記反射面の裏側に接触する接触部と、前記固着部と前記接触部の間に設けられ、らせん状に形成されたフィン部と、から構成される請求項４、５又は６記載の反射型照明装置。
【請求項８】
前記熱伝導部材が、前記反射鏡と前記基板との間に曲げて設けられている請求項３、４、５、６又は７記載の反射型照明装置。
【請求項９】
一端が前記基板に固着されている棒状の熱伝導部材と、前記反射鏡の裏側に設けられた放熱構造と、を備え、
前記熱伝導部材が、前記基板から前記反射鏡の中央部を貫通して、その他端が前記放熱構造に固着されている請求項１又は２記載の反射型照明装置。
【請求項１０】
前記基板が透光性を有するものであり、前記反射鏡の凹面を塞ぐように設けられた請求項１又は２記載の反射型照明装置。
【請求項１】
表側に凹面状をなす反射面が形成された反射鏡と、前記反射面の中央部に対向するように設けられた基板と、前記基板に取り付けられ、前記反射面に向かって光を射出するＬＥＤと、を備えた反射型照明装置であって、
前記ＬＥＤが光を射出するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップと前記反射面との間に設けられたレンズとを具備し、前記レンズが、前記ＬＥＤチップから射出された光軸近傍の光を前記反射面の外縁部側へと屈折させるように構成されていることを特徴とする反射型照明装置。
【請求項２】
前記レンズの中央部の形状がクサビ形状、凹レンズ形状、又は凸レンズ形状に形成されている請求項１記載の反射型照明装置。
【請求項３】
一端が前記基板に固着されている棒状の熱伝導部材を更に備え、
前記熱伝導部材が、前記基板から前記反射鏡の外縁部へ向かって放射状に設けられており、前記熱伝導部材の他端が前記反射鏡に固着されている請求項１又は２記載の反射型照明装置。
【請求項４】
前記反射鏡の裏側に放熱構造が形成されている請求項１、２又は３記載の反射型照明装置。
【請求項５】
前記熱伝導部材がヒートパイプである請求項３又は４記載の反射型照明装置。
【請求項６】
前記基板の前記反射面に対する距離を調節する位置調節機構を更に備えた請求項１、２、３、４又は５記載の反射型照明装置。
【請求項７】
前記放熱構造が、反射鏡の外側に設けられ、熱伝導部材の他端が固着される固着部と、前記反射面の裏側に接触する接触部と、前記固着部と前記接触部の間に設けられ、らせん状に形成されたフィン部と、から構成される請求項４、５又は６記載の反射型照明装置。
【請求項８】
前記熱伝導部材が、前記反射鏡と前記基板との間に曲げて設けられている請求項３、４、５、６又は７記載の反射型照明装置。
【請求項９】
一端が前記基板に固着されている棒状の熱伝導部材と、前記反射鏡の裏側に設けられた放熱構造と、を備え、
前記熱伝導部材が、前記基板から前記反射鏡の中央部を貫通して、その他端が前記放熱構造に固着されている請求項１又は２記載の反射型照明装置。
【請求項１０】
前記基板が透光性を有するものであり、前記反射鏡の凹面を塞ぐように設けられた請求項１又は２記載の反射型照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２２６８７４（Ｐ２０１２−２２６８７４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９１３７３（Ｐ２０１１−９１３７３）
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（５９６０９９４４６）シーシーエス株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（５９６０９９４４６）シーシーエス株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
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